專利名稱：運輸箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體晶片的運輸載體，特別是關于一種存貯和運輸晶片的可密封的容器。
背景技術：
多年來，在半導體制造行業(yè)廣泛采用稱為運輸箱的可密封的附件，來實現(xiàn)在各生產(chǎn)階段之間和/或各設施之間半導體晶片的存貯和運輸。眾所周知，半導體晶片特別容易受到污染物例如微粒的損害。因此，在半導體晶片被存貯和加工裝入電路的保潔室和其他環(huán)境條件下，為了消除污染物的損害需要采取特別的防護措施。
目前一般采用SMIF(標準化機械接合面)式箱來為200MM或更小尺寸的晶片提供清潔密封的微環(huán)境。這種公知箱的結構實例參見US-4,532,970和4,534,389。這種SMIF箱通常具有透明的箱式外殼，外殼的下部帶有門框或限定一個敞開的底面的邊緣和一個可鎖住的門。所述門框夾緊在加工設備上，該加工設備上的一個門和關閉敞開的底面的下部SMIF箱門從外殼同時向下，進入所述加工設備內(nèi)的密封的加工環(huán)境。在SMIF箱門內(nèi)側的頂表面上形成有獨立的帶有晶片的H-條運輸載體，它與箱門同時向下，用于所述晶片的進入和加工。在這種小箱中，當存貯和運輸晶片時，晶片的重量直接作用在門上。
當前半導體制造行業(yè)越來越致力于利用較大和較重的晶片，特別是300MM的晶片。根據(jù)新的工業(yè)標準，用于運輸這種晶片的載體不是從箱體下面開門，而是從前面開門，通過前門放入和取出晶片。晶片的重量不再由門支撐，而是由包括透明塑料外殼(例如聚碳酸酯)和其他組件形成的容器支撐，容器是用產(chǎn)生低粒子的塑料(例如聚醚酮醚(POLYETHERETHERKETONE))注塑制成的。這種容器通常是由多個部件共同安裝在一起構成的。
在處理和加工半導體晶片過程中，產(chǎn)生的靜電是一直需要關注的問題，靜態(tài)放電會損害和毀壞半導體晶片。因此，必須采取措施使任何可能導致靜態(tài)放電的電位差盡可能小。常規(guī)的H-條運輸載體是由普通的靜態(tài)消散材料制成的，例如充填有聚醚酮醚(PEEK)和聚碳酸酯(PC)的碳。
用于300MM組件的新的工業(yè)標準要求機器界面，例如運動偶合在該組件的底面上，以便使該組件能夠重復性地和精確地與相關的加工設備對齊。這樣就允許機械手裝置將門安裝到該組件的前面、打開門和以一定精確度放入和取出水平放置的晶片。特別關鍵的是將晶片放置到特定的高度上和相應于設備機器界面定位，使晶片不會在機械手取出和放入晶片時遭到損害。
由于注塑中的不一致性，這些組裝的塑料散件存在不一致性，導致在這些部件之間存在開縫，每個單獨的部件的公差累積使組裝的組件的臨界尺寸可能產(chǎn)生不希望的變化。
公知的前面開門的300MM運輸箱由多個部件組成，包括在機器接合面和晶片支撐體之間的多個部件。這導致在制造運輸箱過程中很難保證在晶片平面和機器接合面之間具有可容許的公差。另外，這種組件具有一條接地的通路，從晶片架到機器接合面，途經(jīng)幾個帶有螺釘?shù)牟煌牟考?br> 300MM晶片在尺寸上和重量上都大于200MM晶片，因此需要利用結構更結實的運輸箱成批運輸晶片。一般對于200MM晶片的SMIF箱組件，通過抓住外殼上門框和門的接縫處的下邊緣，能夠人工運輸。為此，對于底部開口的運輸箱，在外殼的頂部設置了操作手柄。為了運輸300MM晶片的更大、更重的龐大組件，最好還提供側面手柄。對于特定的用途，可以利用機械手裝置移動300MM組件，無需安裝任何手動操作箱體的手柄等裝置，這時用自動提升凸緣代替人工的操作手柄。
此外，由于晶片易于受潮或受到粒子和其他污物的污染，應使進入箱體內(nèi)部的入口數(shù)量盡可能少。盡量避免在塑料箱體的內(nèi)部和外部之間存在通道或開裂，例如在固定件之處或在分立部件接縫之處。任何必要的通道必須被充分地密封。
而且，在半導體晶片容器或箱內(nèi)的任何位置不希望采用金屬的固定件或其他金屬部件。當金屬部件磨損或擦傷時，非常容易產(chǎn)生破壞性的微粒。在安裝組件時采用固定件容易引起磨損或擦傷。因此應避免使用金屬固定件或金屬部件組裝晶片運輸箱。
前開口式晶片運輸箱包括一個具有透明外殼的容器，和一個中央支撐結構，它帶有一個位于運輸箱底面上的機器接合面和在所述容器內(nèi)向上延伸的用于支撐晶片的整體式晶片支撐柱。另外，上述外殼的側壁帶有凹進部分，其上具有與可拆卸手柄上的配合件相配合的配合件。這個手柄采用棘爪在箱體的側壁上的凹進部分內(nèi)鎖定就位。將手柄附著在側壁上無需打通該箱體的內(nèi)外壁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特點和優(yōu)點在于各部件不存在相對于機器接合面高度和晶片架上的晶片高度的公差累積現(xiàn)象。一般由多個部件形成上述的機器接合面高度和晶片高度，每個部件各帶有加工公差，當這些部件組裝成晶片運輸箱時，這些公差累積。這種現(xiàn)象將導致單個部件的較高的報廢率和/或組裝箱的平面的較高的報廢率。而本發(fā)明采用單個的集成部件形成機器接合面和晶片支撐件。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是提供了無間斷的接地通道，從每個晶片支撐架延伸到所述的機器接合面。
本發(fā)明的又一個優(yōu)點是承載晶片的中央支撐結構通過下開口安裝在外殼上，并且該中央支撐結構相對于所述外殼旋轉固定就位。這種固定不需用金屬固定件。
另外，中央支撐結構通過頂部并鎖定在外殼上，該頂部具有一個伸入外殼頂部開口內(nèi)的安裝環(huán)和與中央支撐結構的頂部滑動配合并因此將中央支撐結構非旋轉地鎖定到外殼上的自動提升凸緣。這里同樣無需金屬固定件。
本發(fā)明的又一個目的和優(yōu)點是箱體內(nèi)外之間的縫隙或開口采用例如高彈密封材料進行密封。這些縫隙或開口不象前門的形狀，由于它們是圓環(huán)形的，因此密封環(huán)為O形環(huán)。
本發(fā)明的另一目的和優(yōu)點是在箱體上可以增加和卸下手柄，而且無需金屬安裝件或其他分立的固定件，也無需在箱體側壁上開口或留縫隙。
本發(fā)明的另一目的和優(yōu)點是當需要清掃和/或維修更換部件時，易于拆卸零部件。


圖1是本發(fā)明的運輸箱體的透視圖，圖2是本發(fā)明的一個運輸箱實施例的容器箱體的透視圖，圖3是本發(fā)明的運輸箱門的內(nèi)面板的實施例的透視圖，圖4是表示運輸箱各個組件的分解視圖，圖5是該運輸箱的容器部分的透視圖，圖6是引入結構的透視圖，圖7是容器部分的外殼的底視圖，圖8是中央支撐結構的頂部平面視圖，圖9是沿圖8的剖線9-9剖開的剖視圖，圖10是沿圖7的剖線10-10剖開的剖視圖，圖11是中央支撐結構的頂部的前立面視圖，圖12是包括機械手凸緣的第二連接件的前立面視圖，圖13是沿圖8的剖線13-13剖開的剖視圖，圖14是手柄的前立面視圖，圖15是手柄的側立面視圖，圖16是具有容納手柄的凹進部分的外殼的側立面視圖，圖17是沿圖16的剖線17-17剖開的剖視圖，圖18是本發(fā)明又一實施例的立面視圖，集中表示手柄和容納手柄的凹進部分，
圖19是沿圖18的剖線19-19剖開的剖視圖，圖20是沿圖18的剖線20-20剖開的剖視圖，圖21是手柄的又一實施例的箱體部分的側立面視圖，圖22是該手柄的側立面視圖，圖23是沿圖21的剖線23-23剖開的剖視圖，圖24是沿圖21的剖線24-24剖開的剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照圖1、2和3，圖中晶片運輸箱用標號20表示，它主要包括一個容器部分22和一個門24。容器部分包括一個自動提升凸緣26和手動提升手柄28。門24上帶有手動打開的手柄30和一個鑰匙孔32，通過它自動操縱裝置能夠打開門。圖2表示容器部分和其敞開的內(nèi)部36，在所述敞開的內(nèi)部成批支撐和存放著多個晶片38。圖3表示門的側表面40。這種門帶有一對晶片減震器42，當門就位后，起到固定晶片和減震作用。晶片減震器由彈性注塑材料制成的柔性齒44。門24安裝在容器22上的門框46上，插銷48從門板50上伸縮，與門框46上的凹坑54相互嚙合。門24帶有圖中未示出的一對內(nèi)部鎖定機構，它們各自獨立通過手動門手柄30或鑰匙孔32操作。圖3也表示一個加工設備55，它的自動操縱接合面56與晶片運輸箱20相互配合。
參見圖4，這是運輸箱詳細結構和各種組件的立面視圖。容器部分22主要由外殼58和中央支撐結構60構成。
外殼58的頂部64具有一個開口70、一個帶有下開口70的底面68、一個敞開的前側72、一個左側壁74、一個右側壁76，它們都帶有朝內(nèi)凹進的凹坑78式的手柄接收部分。這個凹坑朝內(nèi)突出，但是在容器的內(nèi)部74和外部之間沒有裂縫、開口或開孔。這些側壁是連續(xù)的和牢固的。手柄接收部分包括形成在側壁上的內(nèi)凹平面區(qū)80。
中央支撐結構60包括一底面，它構形成板狀的設備配合面并具有三個包括運動偶合聯(lián)接的接合結構88。一對晶片支撐柱92與設備配合面86整體形成，每個柱包括多個支架94，這對支架限定了一個晶片接收區(qū)95。每個支架帶有晶片存放部分96。晶片支撐柱92與頂部100也整體形成，頂部100上的橫跨件101在支撐柱92的頂部98之間延伸，其上包括一個第一連接件104。
中央支撐結構60向上伸入外殼58的下開口70內(nèi)部，第一連接件向上穿過外殼58頂部64上的開口66。第二連接件106滑入第一連接件104，將中央支撐結構60保持在外殼內(nèi)。第二連接件106為凸緣形狀，與自動提升手柄108整體形成。外殼還包括第一嚙合件112，它是支撐結構嚙合區(qū)113的一部分，與在中央支撐結構60上的外殼嚙合區(qū)115的第二嚙合件114相互嚙合。這些相互嚙合件也起到將中央支撐結構固定到外殼內(nèi)部的作用。第一O形環(huán)118在中央支撐結構的頂部100和外殼的頂部64之間嚙合形成密封。類似地，第二O形環(huán)120實現(xiàn)在設備配合面86和架子底面68之間的密封。參見圖5，圖中示出拆去了門24的運輸箱20敞開的內(nèi)部36和各種內(nèi)部結構。這個特定的實施例采用引入結構122，該引入結構與在側壁74、76上的內(nèi)表面130上的導軌124、126相互嚙合形成整體。如圖6所示，每個引入結構采用窄長的嚙合件136安裝在導軌124、126內(nèi)。引入結構122帶有齒138，由這些齒形成了槽140，它們基本上與晶片支撐柱92的架子94上形成的槽142平行并且相關。當手動插入晶片(而不是自動插入)時，一般需要用引入結構引導，當將多個晶片逐一送入和從運輸箱取出時，引入結構122也可以展開支撐每個晶片。
從圖4、5和圖8可以清楚看出，中央支撐結構的下部包括一個設備配合面86，它具有一個平坦的頂部表面170和一個過渡到較低平面176的臺階174。應注意，這個較低平面面對外殼58底部68上的朝內(nèi)延伸的部分180，這個朝內(nèi)延伸的部分180并不象弦那樣均勻地延伸經(jīng)過下面的公用環(huán)形開口70；一個嵌入部分184允許中央支撐結構60滑動旋轉調(diào)整位置，脫離其完全校直的位置，以便將第二嚙合件插入在架子上的第一嚙合件112的中間位置。中央支撐結構60可以部分地旋轉到圖5所示的位置。
參見圖4、8、11和12，圖中示出了在中央支撐結構60的頂部100和外殼58之間連接的一些部件和組件的細節(jié)。頂部100帶有一對第一連接件104，它的橫截面為T形，這從圖11可看出。第一連接件104與第二連接件106中的同樣具有T形橫截面的槽186相互嚙合，并插入其中，第二連接件106是自動提升凸緣108的一部分。當中央支撐結構60插入外殼58就位并旋轉到適當?shù)男Ｖ钡奈恢蒙虾?，頂?00的套環(huán)或軸頸環(huán)188延伸經(jīng)過開口66，并且面對著限定所述開口的內(nèi)邊緣190。較小的O形環(huán)118嵌入所述軸頸環(huán)188上的O形槽194內(nèi)，并在內(nèi)邊緣190處與外殼形成密封。圖11中的點劃線表示外殼58的頂部64面對著中央支撐結構60的頂部的軸頸環(huán)188的關系。因此，當?shù)诙B接件106與第一連接件104相互嚙合時，外殼58的頂部64被夾在所述第一連接件106和中央支撐結構的頂部之間。通過圖4所示的在外殼58頂部的頂表面203上的定位器或定位螺母202，可將第二連接件106鎖定到第一連接件104上。此外，螺釘206穿過自動升降凸緣108和第二連接件106，然后套入第一連接件上的螺孔208內(nèi)。這種螺釘不采用金屬材料，可選用適當?shù)哪猃埐牧稀?br> 從圖4、5和圖8可以清楚地看出設備配合面86的形態(tài)，它包括一個由設備嚙合區(qū)88形成的運動偶合90。參見圖13，這是關于這種結構的橫截面圖，下表面220包括一對形成一凹槽225的斜面222和224，它與圖中未示出的設備的部分球形的表面相互嚙合?；蛘?，中央支撐結構60的配合面部分包括三個部分球形的表面，共同工作的設備包括由斜面形成的槽?；蛘撸O備配合面86包括能夠與相關的設備相配合的另外的造形和特征。
參見圖2、14、15、16和17，圖中展示了可拆卸的手動提升手柄28的結構和組件的細節(jié)。該手柄包括把手240和外殼嚙合部件242。這種外殼嚙合部件的彈性部分244上帶有卡銷246和制動塊248?？ㄤN246的楔形部分250便于將手柄安裝到凹槽78中，并且能夠在外殼58上的第二嚙合結構254下面旋轉。所述的第二嚙合結構254包括一對形狀如導向條的朝內(nèi)延伸的部件255，當所述的手柄處于在凹槽78內(nèi)的鎖定位置時，導向條與手柄嚙合部件242上的延伸件258相對應。在這個鎖定位置，卡銷246和制動塊248是處于導向條255的相對端上。凹槽78由一個平坦的表面262和與該表面整體構成的圓環(huán)形凹槽的環(huán)形壁264及外殼表面所圍成。這個導向件255與所述的環(huán)形壁264形成一個整體，并且從所述環(huán)形壁264伸出。這種結構為簡易安裝放置手柄28到凹槽78內(nèi)的操作提供了便利條件，如圖16所示，首先將導向件255的向外延伸部分過渡性定位，然后沿著順時針方向轉動帶有第一嚙合結構的手柄，帶有卡銷246的延伸件258在導向件帶動下轉動，直到卡銷246卡入其靜止位置269為止，在該位置上制動器248也處于其相關的靜止位置270。
顯然，當需要清掃或存取時，或者選擇自動操作無需使用手柄時，這種特殊結構設計非常易于拆卸和安裝手柄。另外這種設計不影響運輸箱內(nèi)外之間的組件的整體性。換句話說，無需采用側壁上開口、開縫或緊固措施來實現(xiàn)手柄到所述外殼的連接。
下面參照圖18，嚙合結構275如圖所示可以采用另一個可拆卸手柄的實施例形式。這個實施例也利用一個在側壁上朝內(nèi)延伸的凹槽78，在所述凹槽的底部具有一個平坦的部分262。一個槽壁或邊緣274圍繞著該凹槽，它與平坦的部分262和側壁274共同形成所述的凹槽。四個調(diào)整片構成的第一嚙合件276從凹槽壁274朝內(nèi)延伸。手動提升手柄28包括把手240和嚙合部分254，后者由平坦部分277和帶有卡銷284的彈性柔韌件組成。手柄28插入凹槽78內(nèi)，于是彈性件280處于四個調(diào)整片276的中間位置，然后手柄滑動到左邊，促使卡銷在調(diào)整片作用下滑動，直到達到其如圖18所示的鎖定位置。同樣，這種結構設計不破壞運輸箱側壁的整體性，即不會分離箱體內(nèi)外形成薄弱點。還可以利用其他結構設計達到同樣的目的，例如手柄帶有卡銷式嚙合件?？ㄤN的采用提高了放置和拆卸手柄操作的靈活性，例如根據(jù)操作人的需要，允許改變不同尺寸的手柄。
外殼的材料最好采用聚醚酮醚(POLYETHERIMIDE)或聚碳酸酯等經(jīng)過注塑制成。中央支撐結構也最好整體注塑制成，可以在碳纖維中填入PEEK或類似材料，最好具有靜態(tài)耗散特性。手柄可以采用聚碳酸酯或聚醚酮醚注塑制成。包括自動提升手柄的頂部第二連接件也可以由填入PEEK的碳纖維或其他靜態(tài)耗散的注塑材料制成。
將門安裝定位的機構可以有多種選擇，例如美國AnthonyC.Bonora等人的US-4,995,430專利中所示的機構或其他類似的機構。
參見圖19和20，這是圖18的外殼和手柄部件的截面視圖。這里卡銷284包括斜坡形的部件250，起協(xié)助嚙合件276插入的作用。參見圖21、22、23和24，表示手柄和外殼上與手柄相互適配部件的結構的補充實施例。在這個特定實施例中，卡銷300是由外殼的側壁上的凹平面304伸出，這個卡銷一般包括一對帶有角度的或斜坡形的部件308，它們的大小必須與相關的帶有圓形開孔314的第二嚙合件312相互匹配。
本發(fā)明還可以在不脫離本發(fā)明的基本原理或發(fā)明主題的前提下以各種不同形式實施；因此，可認為本發(fā)明并不局限于上面結合附圖所描述的實施例，也就是說，本發(fā)明的保護范圍不取決于上面的實施例描述，而是由后面所附的權利要求書確定。
權利要求
1.一種具有水平地支持多個晶片的可密封的附件，該附件包括一容器部分，其具有一敞開的前側，一敞開的內(nèi)部和一對側面，多個由塑料制成的位于所述容器部分的每個側面的支架，其用于軸向地支持所述晶片對齊在所述內(nèi)部之中，一用于密封地關閉所述敞開的前側的門，所述門具有一對內(nèi)部鎖定機構，一用于操作所述成對的鎖定機構的帶有一對鍵槽的外側前表面，一帶有從所述門的頂部至底部中心地延伸的凹槽并且位于所述成對的鎖定機構的中部的內(nèi)側表面，和一晶片減震器，其位于所述凹槽中的所述內(nèi)側表面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的可密封的附件，還包括一機器接合面，其具有由塑料制成并帶有三個凹槽的運動偶合聯(lián)接，所述運動偶合聯(lián)接整體地聯(lián)接到左側的由塑料制成的所述多個架子上，并且聯(lián)接到所述容器部分的內(nèi)部的右側的由塑料制成的所述多個支架上。
3.一種用于水平地支持多個晶片的可密封的附件，該附件包括一容器部分，其具有一敞開的前側、一敞開的內(nèi)部和一對側面、多個由塑料制成的位于所述容器部分的每個側面的支架，其用于軸向地支持所述晶片對齊在所述內(nèi)部之中，一具有由塑料制成的帶有三個凹槽的運動偶合聯(lián)接的機器接合面，所述的運動偶合聯(lián)接與由塑料制成的位于所述容器部分的內(nèi)部的每個側面的多個支架整體地連接；一用于密封地關閉所述敞開的前側的門，所述門具有多個可延伸并縮回的鎖。
4.根據(jù)權利要求3所述的可密封的附件，其特征在于，所述門具有帶有從所述門的頂部至底部中心地延伸的凹槽的內(nèi)側表面，并且還包括位于所述凹槽之中的所述內(nèi)側表面上的晶片減震器。
5.根據(jù)權利要求3所述的可密封的附件，其特征在于包括與所述運動偶合聯(lián)接整體地形成的所述晶片支架的所述塑料是由靜電耗散性塑料形成的，借此通過所述運動偶合聯(lián)接形成一條無間斷的接地通道。
全文摘要
一種箱體，帶有可操縱和可關閉的門，和中央支撐結構，它具有一個暴露在箱體底面上的設備配合面，與中央支撐結構整體形成的晶片支撐柱從箱體內(nèi)朝上延伸，用于支撐晶片。本發(fā)明的一個優(yōu)點和特色是從每個晶片支撐架到設備配合面提供了直接無間斷的接地通路。此外，外殼的側壁上的凹進部分帶有可與手柄上的嚙合件相互適配的嚙合件，手柄可拆卸，利用卡銷將手柄旋轉鎖定到箱體側壁上的相應位置上。
文檔編號B65D85/00GK1541913SQ20041000406
公開日2004年11月3日 申請日期1998年7月10日 優(yōu)先權日1997年7月11日
發(fā)明者D·L·奈瑟斯, D·J·克拉姆波蒂, T·M·烏爾施米德, G·W·波雷斯, D L 奈瑟斯, 烏爾施米德, 克拉姆波蒂, 波雷斯 申請人:氟器皿有限公司